WO2013122330A1 - 조명 장치 - Google Patents

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WO2013122330A1
WO2013122330A1 PCT/KR2013/000284 KR2013000284W WO2013122330A1 WO 2013122330 A1 WO2013122330 A1 WO 2013122330A1 KR 2013000284 W KR2013000284 W KR 2013000284W WO 2013122330 A1 WO2013122330 A1 WO 2013122330A1
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WO
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light emitting
emitting chip
chip
lens
lens unit
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Application number
PCT/KR2013/000284
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English (en)
French (fr)
Inventor
김기현
김은화
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • Embodiments relate to a lighting device capable of implementing a high CRI.
  • Such surface-mount element type LED lamps can realize various colors, and have advantages such as high color rendering, stability, and energy saving, and are not only light sources of portable electronic devices but also backlight units of liquid crystal displays (LCDs).
  • Back Light Unit, BLU is widely used as a light source for lighting.
  • a light emitting device chip is mounted inside a mixing chamber, and a remote phosphor is disposed on the light emitting device chip.
  • an embodiment of the present invention provides a color difference according to the intensity of light using a 2in1 chip package in which two chips are mounted on a single substrate.
  • the present invention proposes a lighting device implementing high CRI.
  • an illumination device that can derive a relationship that can calculate the color difference (Color Difference) value according to the light intensity (intensity) to 0.006 or less by designing the illumination of the optimum conditions To present.
  • another technical problem to be achieved by the embodiment is to achieve the uniformity of the color space through the lens design of the package applying the blue chip yellow phosphor (red chip) and red chip (red chip). To present a lighting device.
  • another technical problem to be achieved by the embodiment is to propose a lighting device that can design the lighting device to have an optimal light efficiency and color coordinates.
  • another technical problem to be achieved by the embodiment is to provide a lighting device that can be manufactured in the same or similar light efficiency and color coordinates even if the mass production of the product.
  • Illumination apparatus is a substrate; A first light emitting chip disposed on the substrate; A second light emitting chip disposed at a position on the substrate spaced apart from the first light emitting chip by a predetermined distance; A first lens unit including a cylindrical first side having a height greater than or equal to the thickness of the first light emitting chip and a first curved surface formed in a spherical or hemispherical shape on the first side, and surrounding the first light emitting chip; ; A second lens portion having a cylindrical second side having a height greater than or equal to the thickness of the second light emitting chip and a second curved surface formed in a spherical shape or a hemispherical shape on the second side surface, the second lens portion being formed to surround the second light emitting chip; And at least a portion of the first side and at least a portion of the second side abut each other.
  • the height of the first curved surface and the height of the second curved surface are different from each other.
  • the thickness of the first light emitting chip and the thickness of the second light emitting chip are different from each other.
  • the rate of change of the segment of the second lens unit (Sag) f, the rate of change of the segment of the first lens unit c (Sag), the segment of the first and second lens unit (Sag) G is the change rate
  • the slope between the center of the first and second lens units is LS
  • the slope between the center of the first and second light emitting chips is CS
  • the slope rate is h
  • g f / c
  • h LS / CS
  • g / h result value (i)
  • the result value (i) is defined to satisfy the first and second color difference values according to the intensity of light.
  • a second light emitting chip and the first and second lens units are designed.
  • the predetermined color difference value is less than 0.006.
  • the result value (i) has any one within the range of -0.2 to 0.1mm.
  • the rate of change of the segment of the first lens unit c is represented by (ab) / (s1 / 2)
  • the rate of change of the segment of the second lens unit f is represented by (de). ) / (s2 / 2).
  • d The second light emitting chip Lens Resin height above center
  • e lens resin height above edge of the second light emitting chip
  • s2 size of the second light emitting chip
  • the first light emitting chip is a blue chip
  • the second light emitting chip is a red chip
  • the first light emitting chip or the second light emitting chip is configured by using a blue chip and a yellow phosphor or a green phosphor as a single or a plurality.
  • the first light emitting chip or the second light emitting chip is configured using one or more substances or a mixture of two or more of the ultraviolet light emitting chip and the blue, green and red phosphors.
  • the first lens unit and the second lens unit is composed of any one or a mixture of epoxy resin, silicone resin, urethane resin.
  • the first lens unit and the second lens unit is an aspherical lens.
  • the color difference value according to the intensity of light is adjusted to 0.006 or less by using a 2in1 chip package in which two chips are mounted on one substrate. High) CRI can be implemented.
  • illumination of an optimal condition can be designed.
  • uniformity of color space may be achieved through lens design of a package in which Blue Chip Yellow Phosphor + Red Chip is applied.
  • FIG. 1 is a perspective view of a lighting apparatus according to an embodiment
  • FIG. 3 is a graph showing a result of simulating a color difference value of a lighting apparatus according to an embodiment
  • FIG. 6 is a view showing the color coordinates of the lighting apparatus according to the embodiment
  • each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description.
  • the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
  • the (up) or down (below) (on or under) when described as being formed on the "on or under” of each element, includes both two elements are in direct contact with each other (directly) or one or more other elements are formed indirectly formed between the two (element).
  • the (on) or "under” when expressed as “on” or "under”, it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
  • 1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional view of the lighting apparatus according to the embodiment.
  • the lighting device includes a substrate 10, first and second light emitting chips 20 and 40 disposed on the substrate 10, and the first and second electrodes.
  • the first and second lens units 30 and 50 are formed to surround the light emitting chips 20 and 40, respectively.
  • the substrate 10 has a rectangular plate shape, but is not limited thereto and may have various shapes such as a circle and a polygon.
  • the substrate 10 may be a circuit pattern printed on the insulator.
  • the printed circuit board may include a printed circuit board (PCB), a metal core PCB, a flexible PCB, a ceramic PCB, and the like.
  • the substrate 10 may use a Chips On Board (COB) type that can directly bond the LED chip on the printed circuit board.
  • the substrate 10 may be formed of a material that efficiently reflects light, or may be formed of a color (eg, white, silver, etc.) on which the surface efficiently reflects light.
  • the substrate 10 may be a material whose surface reflects light efficiently, or may be coated with a color (for example, white, silver, etc.) that reflects light efficiently.
  • the substrate 10 may have a size of, for example, 1.3 ⁇ 1.3 ⁇ 0.3, and may have a light reflectance of 78% or more at the surface.
  • the first and second light emitting chips 20 and 40 are spaced apart at predetermined intervals on the substrate 10, and the first and second light emitting chips 20 and 40 surround the first and second light emitting chips 20 and 40.
  • Second lens portions 30 and 50 are formed.
  • the first and second light emitting chips 20 and 40 may be light emitting diode (LED) chips emitting red, green, and blue light or light emitting diode (LED) chips emitting UV.
  • the LED chip may be a horizontal type or a vertical type, and emits blue, red, yellow, or green. Can be.
  • the first and second light emitting chips 20 and 40 may have phosphors.
  • the phosphor may be any one or more of a garnet-based (YAG, TAG), a silicate (Silicate), a nitride (Nitride) and an oxynitride (oxyxyride).
  • the phosphor may be one or more of a yellow phosphor, a green phosphor, and a red phosphor.
  • the first and second light emitting chips 20 and 40 are configured using a blue chip and a red chip.
  • any one of the first and second light emitting chips 20 and 40 may be configured as a blue chip, and may be configured by using a yellow phosphor and a green phosphor as a single or plural. have.
  • the first light emitting chip 20 may be configured as a blue chip
  • the second light emitting chip 30 may be configured as a red chip.
  • a white phosphor is output to the first lens unit 20 surrounding the blue chip by using a yellow phosphor.
  • At least one light emitting device (not shown) is disposed on the first and second light emitting chips 20 and 40.
  • the light emitting device may be made of materials satisfying conditions such that the light emission wavelength is present in the visible or near infrared region, the light emission efficiency is high, and the p-n junction may be manufactured.
  • Such materials include gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium-arsenide-phosphorus (GaAs1-xPx), gallium-aluminum-arsenic (Ga1-xAlxAs), and indium phosphide (InP)
  • GaN gallium nitride
  • GaAs gallium arsenide
  • GaP gallium phosphide
  • GaAs1-xPx gallium-arsenide-phosphorus
  • Ga1-xAlxAs gallium-aluminum-arsenic
  • InP indium phosphide
  • Compound semiconductors such as indium-gallium-phosphorus (In1-xGaxP) may be used.
  • it can be constructed using a group III nitride-based blue LED such as GaN.
  • the first and second lens units 30 and 50 may be configured by
  • the yellow phosphor may include silicate or YAG, and may have a wavelength of 540 ⁇ 585 nm.
  • the green phosphor may include silicate or nitride, and may have a wavelength in a range of 510 to 535 nm.
  • blue and red light emitted from the first and second light emitting chips 20 and 40 pass through the first or second lens units 30 and 50, and the yellow phosphor and green ( Green) is absorbed by the phosphor (Exited), and the light of the entire visible light is generated by the secondary light generated by this energy conversion to realize the white light by color mixing due to the scattering of the light.
  • Green yellow phosphor and green
  • White light may also be implemented by using another combination of the second light emitting chips 20 and 40 and the first and second lens units 30 and 50.
  • the phosphor is a material that absorbs and emits light emitted from the light emitting elements of the first and second light emitting chips 20 and 40, or absorbs and emits light emitted from other phosphors.
  • the light emitting device may emit a blue, green, or red color depending on the type of the impurity. Therefore, the white light can be emitted by the combination of the light emitting device and the phosphor.
  • a blue LED may combine with a yellow phosphor or combine with a red / green phosphor to produce white light.
  • an ultraviolet LED may combine with a red / green / blue phosphor to produce white light. Therefore, by configuring the first and second lens units 30 and 50 according to the light emitting device, it is possible to implement a lighting device for outputting white light.
  • white light can be realized by mixing three primary colors of red, green and blue, or mixing two colors in complementary colors.
  • the white light generated by the three primary colors absorbs the primary light emitted by the light emitting device and emits a red color, a second phosphor emitting a green color, and a blue color. This can be achieved by using a third phosphor. Therefore, when the first and second lens units 30 and 50 are configured using the first to third phosphors, a lighting device of white light can be implemented.
  • primary light is emitted using an LED that emits blue light, a first phosphor that absorbs the blue light, and emits a red color, and a second phosphor that emits green color.
  • secondary light may be mixed to realize white light.
  • an illumination device for implementing white light may be implemented.
  • the white light emission using the complementary color may use, for example, a first phosphor that absorbs primary light from the light emitting device and emits a blue color, and a second phosphor that emits yellow color. This can be achieved by using a first phosphor that absorbs light emission from the light emitting element and emits a green color, and a second phosphor that emits a red color. Also, by implementing the first and second lens units 30 and 50 using the first and second phosphors, an illumination device for implementing white light may be implemented.
  • the blue phosphor includes ZnS: Ag, ZnS: Ag + In2O3, ZnS: Zn + In2O3, (Ba, Eu) MgAl10O17
  • the green phosphor includes ZnS: Cu, Y2Al5O12: Tb, Y2O2S: Tb, and the like
  • red phosphors include Y2O2S: Eu, Y2O3: Eu, YVO4: Eu, and the like.
  • YAG: Ge, YAG: Ce, or the like may be used as a yellow phosphor.
  • the first and second lens units 30 and 50 are disposed on the substrate 10 on which the first and second light emitting chips 20 and 40 are disposed.
  • the first and second lens units 30 and 50 have cylindrical side surfaces formed vertically on the substrate 10 and curved surfaces formed on the side surfaces in a spherical or hemispherical shape. It includes. At this time, the side surfaces of the first and second lens units 30 and 50 have a height A or greater than the thickness A of the first light emitting chip 20 and the thickness B of the second light emitting chip 40, respectively. In addition, at least a portion of the side of the first lens unit 30 and at least a portion of the side of the second lens unit 50 contact each other. Therefore, when viewed from above the first lens unit 30 and the second lens unit 50, the two circles may be seen as peanuts connected to each other.
  • the height of the first light emitting chip 20 and the height of the second light emitting chip 40 are different from each other, and the height (a + A) of the curved surface of the first lens unit 30 and the height of the curved surface of the second lens unit 50 are different. (d + B) is different.
  • the first and second lens units 30 and 50 may be configured as spherical or aspherical lenses having a beam angle of 160 ° or more.
  • the first and second lens parts 30 and 50 may be formed in a spherical shape or a hemispherical shape, but may also be formed in a concave or convex shape.
  • the first and second lens units 30 and 50 may be formed of an epoxy resin, a silicone resin, a urethane resin, or a mixture thereof.
  • the first and second lens units 30 and 50 having such a configuration increase the directing angles of the light emitted from the first and second light emitting chips 20 and 40 to improve the uniformity of the linear light source of the lighting device. You can.
  • the reflective layer includes a metal such as aluminum (Al), copper (Cu), platinum (Pt), silver (Ag), titanium (Ti), chromium (Cr), gold (Au), and nickel (Ni). At least one material selected from a metal material may be formed by deposition, sputtering, plating, printing, or the like as a single layer or a composite layer.
  • the lighting apparatus of the embodiment having such a configuration is designed according to the intensity of light through a lens design of a 2in1 chip package in which Blue Chip Yellow Phosphor and Red Chip are applied.
  • the Color Difference value is set to 0.006 or less, to achieve uniformity of the color space, and to realize high CRI with beam angle of 160 ° or more and light efficiency of 78% or more, Can be designed together.
  • the height of the lens resin on the center of the first light emitting chip 20 is a
  • the height of the lens resin on the edge of the first light emitting chip 20 is b
  • the second light emission Assuming that the height of the lens resin on the center of the chip 40 is d and the height of the lens resin on the edge of the second light emitting chip 40 is e, the degree of tilt of the segment of the first lens part is e.
  • the rate of change c can be expressed by the formula " (ab) / (s1 / 2) ", and the rate of change Seg of the second lens portion f is " (de) / (s2 / 2) " It can be expressed as an expression. In this case, s1 and s2 represent the sizes of the first and second light emitting chips 20 and 40, respectively.
  • a segment change rate g of the first and second lens units 30 and 50 may be equal to a segment change rate f of the second lens unit 40 by a segment change rate g of the first lens unit 30.
  • Sag can be expressed by the expression "g / f" divided by the rate of change (c).
  • the slope rate h is a slope CS between the centers of the first and second lens units 30 and 50 and a slope CS between the centers of the first and second light emitting chips 20 and 40.
  • the slope LS between the centers of the first and second lens units 30 and 50 is a horizontal distance between the top surfaces of the first and second lens units 30 and the top surfaces of the second lens units 30 and 50.
  • the difference between the heights of the first and second lens units 30 and 50 may be calculated
  • the slope CS between the centers of the first and second light emitting chips 20 and 40 is the first light emitting chip 20.
  • the distance between the center of the second light emitting chip 40 and the horizontal distance between the center of the second light emitting chip 40 and the first light emitting chip 20 and the second light emitting chip 40 may be calculated.
  • the illumination device of the embodiment through the simulation of FIGS. 3 to 6 to be described later when the color difference (Color Difference) according to the intensity (light intensity) has a value of 0.006 or less, uniformity (uniformity) of the color space ) And beam angles of more than 160 ° and optical efficiencies of more than 78%.
  • the color difference value is 0.006 or less through the lens design of the 2in1 chip package in which Blue Chip Yellow Phosphor and Red Chip are applied.
  • the following relation was derived to have.
  • the result value (i) of the expression "g / h" obtained by dividing the slope rate h by the segment change rate g of the first and second lens units 30 and 50.
  • the value of the Color Difference satisfied 0.006 or less.
  • FIG. 3 is a graph showing simulation results of color difference values of the lighting apparatus according to the embodiment
  • FIG. 4 is a graph showing a spectral distribution and a CRI of the lighting apparatus according to the embodiment
  • FIG. FIG. 6 is a simulation graph illustrating a light intensity distribution of a lighting device
  • FIG. 6 is a view illustrating color coordinates of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows the result of the Seg Change Rate (g) / Slope Rate (h) of the first and second lens units 30 and 50, the value of the Color Difference. It is a graph that simulates the range where the value satisfies 0.006 or less.
  • a result value (i) of a Seg change rate (g) / Slope rate (h) of the first and second lens units 30 and 50 is in a range of -0.2 to 0.1 mm.
  • the value of the color difference (Color Difference) was less than 0.006.
  • the lighting apparatus of the embodiment has the highest color rendering index (CRI) in the wavelength range of 600 to 650 nm, and as shown in FIG. 5, a beam of 160 ° or more. The simulation revealed that it had an angle.
  • CRI color rendering index
  • the illumination device of the embodiment as shown in the color coordinate of Figure 6, the maximum illumination (Max Illuminance) is 0.00405, the minimum illumination (Min Illuminance) is 1.354e-05, the efficiency (Efficiency) is 78.006%, CRI (Color Rendition Index Numbers) was 89.23, CCT (Correlated Color Temperature) was 3706.6, and no dark spot was found at the center.
  • the lighting apparatus of the embodiment simulates uniformity and high CRI of color space through lens design of a package in which Blue Chip Yellow Phosphor + Red Chip is applied. The results confirmed this.
  • the lighting apparatus and the design method thereof according to the embodiment the intensity of light using a 2in1 chip package applying a blue chip yellow phosphor (Red Chip) and a blue chip yellow phosphor (Red Chip)
  • the technical problem of the present invention can be solved by implementing a high CRI with a color difference value of 0.006 or less according to the intensity.

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Abstract

실시 예는 조명 장치에 관한 것으로, 기판; 상기 기판 상에 배치된 제 1 발광 칩; 상기 제 1 발광 칩과 소정 간격 이격된 상기 기판 상의 위치에 배치된 제 2 발광칩; 상기 제 1 발광칩의 두께 이상의 높이를 가지는 원통 형상의 제 1 측면 및 상기 제 1 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 제 1 곡면을 포함하며, 상기 제 1 발광칩을 에워싸도록 형성된 제 1 렌즈부; 상기 제 2 발광칩의 두께 이상의 높이를 가지는 원통 형상의 제 2 측면 및 상기 제 2 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 제 2 곡면을 포함하며, 상기 제 2 발광칩을 에워싸도록 형성된 제 2 렌즈부를 포함하고, 상기 제 1 측면의 적어도 일부분과 상기 제 2 측면의 적어도 일부분은 서로 접한다.

Description

조명 장치
실시 예는 하이(High) CRI를 구현할 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 정보 통신 기기의 소형화 및 박형화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등도 더욱 소형화되고 있으며, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 직접 탑재하기 위해 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다. 이에 따라 LED 램프도 표면실장소자형으로 개발되고 있다.
이러한 표면실장소자형 LED램프는 다양한 색 구현이 가능하고, 고연색성, 안정성, 에너지 절약 등의 장점을 가지고 있어, 휴대용 전자기기의 광원뿐만 아니라 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)의 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU), 조명의 광원 등으로 널리 사용되고 있다.
이 중에서, 조명의 광원으로 사용되는 종래의 LED 패키지는, 믹싱 챔버(Mixing Chamber) 내부에 발광소자 칩이 실장되고, 상기 발광소자 칩의 상부에 리모트 포스퍼(Remote Phosphor)가 배치되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 LED 패키지는 상기 발광소자 칩의 배열이 광효율 및 색좌표에 크리티컬(Critical)하게 구성되어 있기 때문에 각 제품마다 색좌표가 달라져 편차가 발생하는 문제가 있다. 이는 제품 불량으로 이어져 제품의 신뢰도를 크게 떨어뜨리는 문제를 발생하게 된다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 기판에 두 개의 칩을 실장한 2in1 칩 패키지(Chip Package)를 사용하여 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 0.006 이하로 맞춰줌으로써, 하이(High) CRI를 구현한 조명 장치를 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 0.006 이하로 산출할 수 있는 관계식을 도출하여 최적 조건의 조명을 설계할 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor)와 레드 칩(Red Chip)을 적용한 패키지의 렌즈 설계를 통해 컬러 공간의 균일성(Uniformity)을 달성할 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 최적의 광효율과 색좌표를 갖도록 조명 장치를 설계할 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제품을 대량 생산하더라도 광효율과 색좌표가 동일 또는 유사하게 제조할 수 있는 조명 장치를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
실시 예에 의한 조명 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치된 제 1 발광 칩; 상기 제 1 발광 칩과 소정 간격 이격된 상기 기판 상의 위치에 배치된 제 2 발광칩; 상기 제 1 발광칩의 두께 이상의 높이를 가지는 원통 형상의 제 1 측면 및 상기 제 1 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 제 1 곡면을 포함하며, 상기 제 1 발광칩을 에워싸도록 형성된 제 1 렌즈부; 상기 제 2 발광칩의 두께 이상의 높이를 가지는 원통 형상의 제 2 측면 및 상기 제 2 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 제 2 곡면을 포함하며, 상기 제 2 발광칩을 에워싸도록 형성된 제 2 렌즈부를 포함하고, 상기 제 1 측면의 적어도 일부분과 상기 제 2 측면의 적어도 일부분은 서로 접한다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 곡면의 높이와 상기 제 2 곡면의 높이는 서로 다르다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 발광칩의 두께와 상기 제 2 발광칩의 두께는 서로 다르다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 2 렌즈부의 세그(Sag; 기울기의 정도) 변화율을 f, 상기 제 1 렌즈부의 세그(Sag) 변화율을 c, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부의 세그(Sag) 변화율을 g, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부 중앙 간의 기울기를 LS, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩 중앙 간의 기울기를 CS, 기울기 율(Slope rate)을 h라고 하면, g = f/c, h = LS/CS, g/h = 결과 값(i)으로 정의하며, 상기 결과 값(i)은 빛의 강도(intensity)에 따른 소정의 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 만족하도록 상기 제 1 및 2 발광 칩과 상기 제 1 및 2 렌즈부를 설계한다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 소정의 컬러 디퍼런스(Color difference) 값은 0.006 이하이다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 결과 값(i)은 -0.2 내지 0.1mm 의 범위 내에서 어느 하나의 값을 가진다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 렌즈부의 세그(Sag) 변화율(c)은 (a-b)/(s1/2)로 나타내고, 상기 제 2 렌즈부의 세그(Sag) 변화율(f)은 (d-e)/(s2/2)로 나타낸다. (a: 상기 제 1 발광 칩 중앙 위의 렌즈 레진(Lens Resin) 높이, b: 상기 제 1 발광 칩 가장자리 위의 렌즈 레진 높이, s1: 상기 제 1 발광 칩의 크기, d: 상기 제 2 발광 칩 중앙 위의 렌즈 레진(Lens Resin) 높이, e: 상기 제 2 발광 칩 가장자리 위의 렌즈 레진 높이, s2: 상기 제 2 발광 칩의 크기)
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 발광 칩은 블루 칩(Blue chip)이고, 상기 제 2 발광 칩은 레드 칩(Red chip)이다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 발광 칩 또는 상기 제 2 발광 칩은, 블루 칩과, 옐로우 형광체 또는 그린 형광체를 단일 또는 복수로 사용하여 구성된다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 발광 칩 또는 상기 제 2 발광 칩은, 자외선 발광 칩과 청색, 녹색, 적색 형광체의 1 이상의 물질 또는 2 이상의 혼합물을 사용하여 구성된다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 1 렌즈부와 상기 제 2 렌즈부는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄계 수지 중 어느 하나 또는 그 혼합물로 구성된다.
실시 예에 의한 조명 장치에서, 상기 제 1 렌즈부와 상기 제 2 렌즈부는 비구면 렌즈이다.
실시 예에 따르면, 하나의 기판에 두 개의 칩을 실장한 2in1 칩 패키지(Chip Package)를 사용하여 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 0.006 이하로 맞춰줌으로써, 하이(High) CRI를 구현할 수 있다.
또한, 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 0.006 이하로 산출할 수 있는 관계식을 도출함으로써, 최적 조건의 조명을 설계할 수 있다.
또한, 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor) + 레드 칩(Red Chip)을 적용한 패키지의 렌즈 설계를 통해 컬러 공간의 균일성(Uniformity)을 달성할 수 있다.
또한, 발광소자 배열에 따른 광효율 저하 문제와 색좌표의 편차로 인해 발생하는 불량 문제를 해결할 수 있어 제품의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 제품을 대량 생산하더라도 광효율이 우수하고 원하는 색좌표를 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 실시 예에 의한 조명 장치의 사시도
도 2는 실시 예에 의한 조명 장치의 단면도
도 3은 실시 예에 의한 조명 장치의 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 시뮬레이션한 결과 그래프
도 4는 실시 예에 의한 조명 장치의 스팩트럼 분포와 CRI를 나타낸 그래프
도 5는 실시 예에 의한 조명 장치의 광도 분포를 나타낸 시뮬레이션 그래프
도 6은 실시 예에 의한 조명 장치의 색좌표를 나타낸 도면
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 엘리먼트(element)의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 엘리먼트(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 엘리먼트(element)가 상기 두 엘리먼트(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 엘리먼트(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
실시 예
도 1 및 도 2는 실시 예에 의한 조명 장치의 사시도 및 단면도이다.
상기 조명 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 배치된 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)과, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)을 각각 에워싸도록 형성된 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)를 포함하고 있다.
먼저, 상기 기판(10)은 사각형의 판 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 기판(10)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 인쇄회로기판 상에 LED 칩을 직접 본딩할 수 있는 COB(Chips On Board) 타입을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 기판(10)은 광을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 광을 효율적으로 반사하는 컬러(예를 들어, 백색, 은색 등)로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 기판(10)은 표면이 빛을 효율적으로 반사하는 재질이거나, 빛이 효율적으로 반사되는 컬러(예를 들어, 백색, 은색 등)로 코팅될 수 있다.
상기 기판(10)은 예를 들어, 1.3×1.3×0.3의 사이즈를 가질 수 있으며, 표면에서 78% 이상의 광 반사율을 가질 수 있다.
상기 기판(10) 상에는 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)이 소정 간격으로 이격되어 배치되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)을 에워싸도록 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)가 형성되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)은 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)의 광을 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드(LED) 칩일 수 있다. 여기서, 상기 발광 다이오드(LED) 칩은 수평형(Lateral Type) 또는 수직형(Vertical Type)일 수 있고, 블루(Blue), 레드(Red), 옐로우(Yellow), 또는 그린(Green)을 발산할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)은 형광체를 가질 수 있다. 상기 형광체는 가넷(Garnet)계(YAG, TAG), 실리케이드(Silicate)계, 나이트라이드(Nitride)계 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또는, 상기 형광체는 옐로우(Yellow) 형광체, 그린(Green) 형광체 및 레드(Red) 형광체 중 어느 하나 이상일 수도 있다.
실시 예에서는, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)을 블루 칩(Blue Chip) 및 레드 칩(Red Chip)을 사용하여 구성하였다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40) 중 어느 하나는 블루 칩(Blue Chip)으로 구성하고, 옐로우(Yellow) 형광체와 그린(Green) 형광체를 단일 또는 복수로 사용하여 구성할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 발광 칩(20)은 블루 칩(Blue Chip)으로 구성될 수 있고, 상기 제 2 발광 칩(30)은 레드 칩(Red Chip)으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 블루 칩(Blue Chip)을 에워싸고 있는 상기 제 1 렌즈부(20)에는 옐로우(Yellow) 형광체를 사용하여 백색광을 출력하도록 한다.
상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)에는 적어도 한 개 이상의 발광소자(미도시)가 배치되어 있다. 상기 발광소자는 발광 파장이 가시 또는 근적외영역에 존재하고, 발광효율이 높으며, p-n 접합의 제작이 가능할 것 등의 조건을 만족시키는 재료들로 제조될 수 있다. 이러한 재료로는 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인(GaAs1-xPx), 갈륨-알류미늄-비소(Ga1-xAlxAs), 인화인듐(InP), 인듐-갈륨-인(In1-xGaxP) 등의 화합물 반도체들이 사용될 수 있다. 특히, 이중에서 GaN 등의 3족 질화물계 청색 LED를 사용하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 옐로우(Yellow) 형광체와 그린(Green) 형광체를 단일 또는 복수로 사용하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 옐로우(Yellow) 형광체는 실리케이트(Silicate) 또는 YAG를 포함할 수 있으며, 540～585㎚ 영역의 파장을 가질 수 있다. 그리고, 상기 그린(Green) 형광체는 실리케이트(Silicate) 또는 나이트라이드(Nitride)를 포함할 수 있으며, 510～535㎚ 영역의 파장을 가질 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)에서 발광하는 청색광 및 적색광이 상기 제 1 또는 제 2 렌즈부(30,50)를 지나면서 옐로우(Yellow) 형광체와 그린(Green) 형광체에 흡수되어 여기되고(Exited), 이러한 에너지변환으로 발생되는 2차광에 의해 가시광선 전 영역의 광이 발생되어 빛들의 산란에 의한 색혼합에 의해 백색광이 구현되게 된다.
상술한 실시 예에서는 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)과 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)를 사용하여 백색광을 구현하는 예에 대해 설명하였으나, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)과 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)의 다른 조합으로 백색광을 구현할 수도 있다.
구체적으로 설명하면, 형광체는 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)의 발광소자에서 방출된 빛을 흡수하여 발광하거나 다른 형광체로부터 방출된 빛을 흡수하여 발광하는 재료이다. 이때, 상기 발광소자는 불순물의 종류에 따라 블루(Blue), 그린(Green) 또는 레드(Red) 색을 낼 수 있다. 따라서 상기 발광소자와 형광체의 결합에 의해 백색광을 낼 수 있다. 예를 들면, 블루(Blue) LED는 옐로우(Yellow) 형광체와 결합하거나 레드(Red)/그린(Green) 형광체와 결합하여 백색광을 낼 수 있다. 다른 예로, 자외선 LED는 레드(Red)/그린(Green)/블루(Blue) 형광체와 결합하여 백색광을 낼 수 있다. 따라서, 상기 발광소자에 따라 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)를 구성함으로써, 백색광을 출력하는 조명 장치를 구현할 수가 있다.
더 구체적인 적용 예를 들자면, 백색광은 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)의 3원색의 혼합 또는 보색관계에 있는 2색의 혼합에 의해 실현할 수 있다. 3원색에 의한 백색광은 상기 발광소자가 방출한 1차광을 흡수하여 레드(Red) 색을 발광하는 제 1 형광체와, 그린(Green) 색을 발광하는 제 2 형광체 및 블루(Blue) 색을 방출하는 제 3 형광체를 이용함으로써 실현할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 형광체를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)를 구성하면 백색광의 조명 장치를 구현할 수 있다.
또한, 블루(Blue) 광을 방출하는 LED와, 그 블루(Blue) 광을 흡수하여 레드(Red) 색을 발광하는 제 1 형광체와 그린(Green) 색을 발광하는 제 2 형광체를 이용하여 1차광과 2차광을 혼합시켜 백색광을 실현할 수도 있다. 이 역시 상기 제 1 및 제 2 형광체를 사용하여 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)를 구현함으로써, 백색광을 구현하는 조명 장치를 구현할 수 있다.
아울러, 보색에 의한 백색발광은, 상술한 예시 외에, 예컨대 상기 발광소자로부터 1차광을 흡수하여 블루(Blue) 색을 발광하는 제 1 형광체와 옐로우(Yellow) 색을 발광하는 제 2 형광체를 이용하거나, 상기 발광소자로부터의 발광을 흡수하여 그린(Green) 색을 발광하는 제 1 형광체와 레드(Red) 색을 발광하는 제 2 형광체를 이용함으로써 실현할 수 있다. 이 역시 상기 제 1 및 제 2 형광체를 사용하여 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)를 구현함으로써, 백색광을 구현하는 조명 장치를 구현할 수 있다.
상술한 실시 예에서, 블루(Blue) 형광체에는 ZnS:Ag, ZnS:Ag+In2O3, ZnS:Zn+In2O3, (Ba, Eu)MgAl10O17 등이 있으며, 그린(Green) 형광체에는 ZnS:Cu, Y2Al5O12:Tb, Y2O2S:Tb 등이 있으며, 레드(Red) 형광체에는 Y2O2S:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu 등이 있다. 또한 옐로우(Yellow) 형광체로는 YAG:Ge, YAG:Ce 등이 사용될 수 있다.
계속해서, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)이 배치된 상기 기판(10) 상에는 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)가 배치되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)에서 수직으로 형성된 원통 형상의 측면과, 상기 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 곡면을 포함하고 있다. 이 때, 제 1 및 제 2 렌즈부(30, 50)의 측면은 각각 제 1 발광 칩(20)의 두께(A) 및 제 2 발광 칩(40)의 두께(B) 이상의 높이를 가진다. 또한, 제 1 렌즈부(30)의 측면의 적어도 일부분과 제 2 렌즈부(50)의 측면의 적어도 일부분은 서로 접한다. 따라서, 제 1 렌즈부(30)와 제 2 렌즈부(50)의 위쪽에서 바라보면, 2개의 원형이 서로 연결된 땅콩 형상으로 보일 수 있다. 제 1 발광 칩(20)의 높이와 제 2 발광 칩(40)의 높이는 서로 다르며, 제 1 렌즈부(30)의 곡면의 높이(a+A)와 제 2 렌즈부(50)의 곡면의 높이(d+B)는 서로 다르다.
상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 160°이상의 빔 각도를 갖는 구면 또는 비구면 렌즈(aspherics)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 구형 또는 반구형으로 형성될 수 있으나 오목 또는 볼록 형상으로도 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 에폭시 수지, 실리콘수지, 우레탄계 수지 또는 그 혼합물로 형성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)에서 나오는 광의 지향각을 증가시켜 상기 조명 장치의 선형 광원의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)는 상기 기판(10)과 접촉되는 바닥면에 반사층(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 반사층은 금속 예컨대, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 백금(Pt), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 금(Au), 니켈(Ni)을 포함하는 금속물질 중에서 선택된 적어도 어느 한 물질로 단층 또는 복합층으로 증착(deposition), 스퍼터링(sputtering), 도금(plating), 인쇄(printing) 등의 방법으로 형성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 실시 예의 조명 장치는, 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor)와 레드 칩(Red Chip)을 적용한 2in1 칩 패키지(Chip Package)의 렌즈 설계를 통해 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 0.006 이하로 맞춰줌으로써, 컬러 공간의 균일성(Uniformity)을 달성하고, 160°이상의 빔 각도와 78% 이상의 광 효율을 갖는 하이(High) CRI를 구현하도록 다음과 같이 설계될 수 있다.
도 2를 참조하여 설명하면, 상기 제 1 발광 칩(20) 중앙 위의 렌즈 레진(Lens Resin) 높이를 a, 상기 제 1 발광 칩(20) 가장자리 위의 렌즈 레진 높이를 b, 상기 제 2 발광 칩(40) 중앙 위의 렌즈 레진(Lens Resin) 높이를 d, 상기 제 2 발광 칩(40) 가장자리 위의 렌즈 레진 높이를 e라 가정할 때, 상기 제 1 렌즈부의 세그(Sag; 기울기의 정도) 변화율(c)은 "(a-b)/(s1/2)"의 식으로 나타낼 수 있고, 상기 제 2 렌즈부의 세그(Sag) 변화율(f)은 "(d-e)/(s2/2)"의 식으로 나타낼 수 있다. 이때, 상기 s1 및 s2는 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40)의 크기를 각각 나타낸다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)의 세그(Sag) 변화율(g)은 상기 제 2 렌즈부(40)의 세그(Sag) 변화율(f)에 상기 제 1 렌즈부의 세그(Sag) 변화율(c)을 나누기 한 "g/f"의 식으로 나타낼 수 있다.
또한, 기울기 율(Slope rate)(h)은 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50) 중앙 간의 기울기(LS)에 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40) 중앙 간의 기울기(CS)를 나누기 한 "LS/CS"의 식으로 나타낼 수 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50) 중앙 간의 기울기(LS)는 상기 제 1 및 렌즈부(30)의 최상면과 상기 제 2 렌즈부(30,50)의 최상면의 수평 거리, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30, 50)의 높이 차이로부터 산출할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩(20,40) 중앙 간의 기울기(CS)는 상기 제 1 발광 칩(20)의 중앙과 상기 제 2 발광 칩(40)의 중앙의 수평 거리, 상기 제 1 발광 칩(20)과 상기 제 2 발광 칩(40)의 높이 차이로부터 산출할 수 있다.
한편, 실시 예의 조명 장치는 후술하는 도 3 내지 도 6의 시뮬레이션을 통해, 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference)가 0.006 이하의 값을 가질 때, 컬러 공간의 균일성(Uniformity)과 160°이상의 빔 각도와 78% 이상의 광 효율을 구현할 수 있음을 밝혔냈다.
따라서 실시 예에서는, 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor)와 레드 칩(Red Chip)을 적용한 2in1 칩 패키지(Chip Package)의 렌즈 설계를 통해, 컬러 디퍼런스(Color Difference)의 값이 0.006 이하를 갖도록 다음과 같은 관계식을 도출하였다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)의 세그(Sag) 변화율(g)에 상기 기울기 율(Slope rate)(h)을 나누기 한 "g/h" 식의 결과 값(i)이 -0.2～0.1㎜의 범위를 가질 때, 상기 컬러 디퍼런스(Color Difference)의 값이 0.006 이하를 만족하였다.
따라서 실시 예는, 상기 결과 값(i)의 "g/h" 식으로부터, 상기 컬러 디퍼런스(Color Difference)의 값이 0.006 이하를 만족하도록, 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor)와 레드 칩(Red Chip)을 적용한 2in1 칩 패키지(Chip Package)의 렌즈를 설계함으로써, 컬러 공간의 균일성(Uniformity)과, 160°이상의 빔 각도와 78% 이상의 광 효율을 갖는 하이(High) CRI를 구현할 수 있다.
시뮬레이션(Simulation) 예
도 3은 실시 예에 의한 조명 장치의 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 시뮬레이션한 결과 그래프이고, 도 4는 실시 예에 의한 조명 장치의 스팩트럼 분포와 CRI를 나타낸 그래프이고, 도 5는 실시 예에 의한 조명 장치의 광도 분포를 나타낸 시뮬레이션 그래프이고, 도 6은 실시 예에 의한 조명 장치의 색좌표를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3은 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)의 세그(Sag) 변화율(g)/기울기 율(Slope rate)(h)의 결과 값이 상기 컬러 디퍼런스(Color Difference)의 값이 0.006 이하를 만족하는 범위를 시뮬레이션한 결과 그래프이다.
상기 시뮬레이션 결과, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부(30,50)의 세그(Sag) 변화율(g)/기울기 율(Slope rate)(h)의 결과 값(i)이 -0.2～0.1㎜의 범위를 가질 때, 상기 컬러 디퍼런스(Color Difference)의 값이 0.006 이하를 만족하였다.
또한, 실시 예의 조명 장치는 도 4의 그래프와 같이, 파장(Wavelength)이 600～650㎚ 범위에서 CRI(color rendering index; 연색 평가 지수)가 가장 높게 나타났고, 도 5와 같이, 160°이상의 빔 각도를 갖는 것으로 시뮬레이션을 통해 밝혀졌다.
또한, 실시 예의 조명 장치는 도 6의 색좌표에서 볼 수 있듯이, 최대 조도(Max Illuminance)가 0.00405이고, 최소 조도(Min Illuminance)가 1.354e-05이고, 광 효율(Efficiency)이 78.006%이고, CRI(Color Rendition Index Numbers; 연색 지수)가 89.23이고, CCT(Correlated Color Temperature; 상관 색온도)가 3706.6으로 나타났으며, 중심부에 암부가 발견되지 않았다.
따라서, 실시 예의 조명 장치는 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor) + 레드 칩(Red Chip)을 적용한 패키지의 렌즈 설계를 통해, 컬러 공간의 균일성(Uniformity)과 하이(High) CRI를 시뮬레이션 결과를 통해 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 실시 예에 따른 조명 장치 및 그의 설계 방법은, 블루 칩 옐로우 포스퍼(Blue Chip Yellow Phosphor)와 레드 칩(Red Chip)을 적용한 2in1 칩 패키지(Chip Package)를 사용하여 빛의 강도(intensity)에 따른 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 0.006 이하로 맞춰 하이(High) CRI를 구현함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제 1 발광 칩;
    상기 제 1 발광 칩과 소정 간격 이격된 상기 기판 상의 위치에 배치된 제 2 발광칩;
    상기 제 1 발광칩의 두께 이상의 높이를 가지는 원통 형상의 제 1 측면 및 상기 제 1 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 제 1 곡면을 포함하며, 상기 제 1 발광칩을 에워싸도록 형성된 제 1 렌즈부;
    상기 제 2 발광칩의 두께 이상의 높이를 가지는 원통 형상의 제 2 측면 및 상기 제 2 측면 상에 구형 또는 반구형으로 형성된 제 2 곡면을 포함하며, 상기 제 2 발광칩을 에워싸도록 형성된 제 2 렌즈부를 포함하고,
    상기 제 1 측면의 적어도 일부분과 상기 제 2 측면의 적어도 일부분은 서로 접하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 곡면의 높이와 상기 제 2 곡면의 높이는 서로 다른 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광칩의 두께와 상기 제 2 발광칩의 두께는 서로 다른 조명 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈부의 세그(Sag; 기울기의 정도) 변화율을 f, 상기 제 1 렌즈부의 세그(Sag) 변화율을 c, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부의 세그(Sag) 변화율을 g, 상기 제 1 및 제 2 렌즈부 중앙 간의 기울기를 LS, 상기 제 1 및 제 2 발광 칩 중앙 간의 기울기를 CS, 기울기 율(Slope rate)을 h라고 하면,
    g = f/c, h = LS/CS, g/h = 결과 값(i)으로 정의하며,
    상기 결과 값(i)은 빛의 강도(intensity)에 따른 소정의 컬러 디퍼런스(Color Difference) 값을 만족하도록 상기 제 1 및 2 발광 칩과 상기 제 1 및 2 렌즈부를 설계한 조명 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 소정의 컬러 디퍼런스(Color difference) 값은 0.006 이하인 조명 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 결과 값(i)은 -0.2 내지 0.1mm 의 범위 내에서 어느 하나의 값을 가지는 조명 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈부의 세그(Sag) 변화율(c)은 (a-b)/(s1/2)로 나타내고,
    상기 제 2 렌즈부의 세그(Sag) 변화율(f)은 (d-e)/(s2/2)로 나타내는,
    (a: 상기 제 1 발광 칩 중앙 위의 렌즈 레진(Lens Resin) 높이, b: 상기 제 1 발광 칩 가장자리 위의 렌즈 레진 높이, s1: 상기 제 1 발광 칩의 크기, d: 상기 제 2 발광 칩 중앙 위의 렌즈 레진(Lens Resin) 높이, e: 상기 제 2 발광 칩 가장자리 위의 렌즈 레진 높이, s2: 상기 제 2 발광 칩의 크기)
    조명 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 칩은 블루 칩(Blue chip)이고, 상기 제 2 발광 칩은 레드 칩(Red chip)인 조명 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 칩 또는 상기 제 2 발광 칩은, 블루 칩과, 옐로우 형광체 또는 그린 형광체를 단일 또는 복수로 사용하여 구성된 조명 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 칩 또는 상기 제 2 발광 칩은, 자외선 발광 칩과 청색, 녹색, 적색 형광체의 1 이상의 물질 또는 2 이상의 혼합물을 사용하여 구성된 조명 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 렌즈부와 상기 제 2 렌즈부는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄계 수지 중 어느 하나 또는 그 혼합물로 구성된 조명 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈부와 상기 제 2 렌즈부는 비구면 렌즈인 조명 장치.
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